Способ диагностики засухоустойчивости плодовых культур

 

Изобретение предназначено для использования в области сельского хозяйства в садоводстве при селекции сортов плодовых культур. Способ включает использование меристем приростов текущего года в качестве растительной диагностики. В контролируемых условиях теплицы, в фенофазе роста побегов определяют в них отношение нуклеиновых кислот РНК/ДНК (показатель активности генотипа) дважды: при оптимальной влажности почвы (75-80% НВ) и при кратковременном исключении орошения (при снижении влажности почвы до 60-65% НВ). О засухоустойчивости сорта (сорто-подвойной комбинации) судят по результатам сравнения этих показателей, рассчитывая коэффициент засухоустойчивости по формуле: где К_з - коэффициент засухоустойчивости сортов; АГ_к - показатель активности генотипа в контроле; AГ_о - показатель активности генотипа в опытном варианте, причем испытуемый сорт относят к засухоустойчивому, если К_з не превышает 22-25%. Способ позволяет повысить достоверность и упростить диагностику засухоустойчивости. 1 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к области садоводства, и может быть использовано научно-исследовательскими учреждениями, ведущими селекцию сортов плодовых культур.

Существуют некоторые способы оценки засухоустойчивости плодовых, например, по электрическому сопротивлению тканей листьев (ЭСТЛ), определяемому до завядания (контроль) и после 2-3 ч завядания (опыт) (см. Кушниренко М.Д., Курчатова Г. П. Методы диагностики засухо- и жароустойчивости плодовых культур // Физиологические основы адаптации многолетних культур к неблагоприятным факторам среды. - Кишенев, 1984. - С. 244). Чем сильнее варьирует (возрастает) величина ЭСТЛ, тем больше после подсушивания (засухи) листья теряют воду и тем менее устойчив испытуемый сорт к засухе.

Указанный способ имеет недостаток, а именно: вода - отдельный ингредиент структуры протоплазмы, и даже водообмен в целом - только часть общего обмена веществ в растении (Алексеев А.М. Водный режим клеток растений в связи с обменом веществ и структурированностью цитоплазмы. - М., 1969. - 36 с.). В связи с этим оценка засухоустойчивости сортов по ЭСТЛ весьма приблизительна.

В то же время известно, что водный дефицит нарушает метаболизм растений. При этом резко ослабляется синтез белка, а рост растений замедляется или приостанавливается (Лебедев С.И. Физиология растений. - М.: Агропромиздат, 1988. - С. 505). Отсюда совершенно очевидно, что наиболее надежными и точными критериями засухоустойчивости растений могут служить физиологические показатели метаболизма в целом.

Наиболее близкой к заявляемому объекту является концепция, согласно которой засухоустойчивость плодовых растений сопряжена с состоянием пигмент-белковых комплексов (см. Кушниренко М.Д., Курчатова Г.П. Методы диагностики засухо- и жароустойчивости плодовых культур // Физиологические основы адаптации многолетних культур к неблагоприятным факторам среды. - Кишинев, 1984. - С. 242) - прототип. Отмечено, что засухоустойчивость сортов можно диагностировать путем сравнения содержания общего и прочносвязанного хлорофилла, а также числа компонентов легкоизвлекаемых и структурных белков хлоропластов до и после подсушивания листьев. Установлено, что чем меньше после подсушивания изменяется содержание хлорофиллов и его прочносвязанных форм, тем более засухоустойчив сорт. У засухоустойчивых растений после завядания появляется большее число дополнительных компонентов легкорастворимых белков, чем у неустойчивых. В то же время меньшие изменения, происходящие во фракции структурных белков, дают возможность растениям лучше противостоять обезвоживанию.

Однако использование указанной закономерности в диагностических целях вряд ли целесообразно в связи со сложностью и недостаточной достоверностью.

Это утверждение базируется на необходимости довольно трудоемкого определения целого ряда показателей белкового обмена в листьях. Кроме того, в качестве диагностического критерия засухоустойчивости плодовых растений более надежно применять некоторый универсальный показатель, например, показатель активности генотипа, определяющий в целом метаболическую и функциональную активность растительного организма.

Исходя из изложенного, задачей настоящего изобретения является повышение достоверности и упрощение диагностики.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе диагностики засухоустойчивости плодовых культур, включающем определение физиологических показателей растительной ткани, в качестве растительной ткани используют верхушечные меристемы приростов текущего года, в контролируемых условиях теплицы, в фенофазе роста побегов определяют в них отношение нуклеиновых кислот РНК/ДНК (показатель активности генотипа) дважды: при оптимальной влажности почвы (75-80% НВ) и при кратковременном исключении орошения (при снижении влажности почвы до 60-65% НВ), а о засухоустойчивости сорта (сорто-подвойной комбинации) судят по результатам сравнения этих показателей, рассчитывая коэффициент засухоустойчивости по формуле: где K_з - коэффициент засухоустойчивости сортов; АГ_к - показатель активности генотипа в контроле; АГ_о - показатель активности генотипа в опытном варианте, причем испытуемый сорт относят к засухоустойчивому, если К_з не превышает 22-25%.

Исследуют однолетние растения плодовых культур, выросшие в условиях вегетационного опыта.

В качестве физиологического параметра при оценке засухоустойчивости плодовых культур используют показатель активности генотипа, как известно, характеризующий метаболическую и функциональную активность растительного организма в целом. Причем указанный параметр определяют в верхушечных меристемах побегов - регуляторных центрах плодовых растений (см. Алешин Е.П. и др. Вопросы методики изучения онтогенеза риса. - Краснодар, 1980. - 88 с.).

Различия между вариантами в характере изменения активности генотипа под действием водного дефицита отмечаются на протяжении фенофазы роста побегов. У засухоустойчивых сортов, адаптированных к действию неблагоприятного фактора, изменение активности генотипа менее существенно по сравнению с неустойчивыми.

По данным научно-технической и патентной информации не выявлена заявляемая совокупность признаков, что позволяет сделать предварительный вывод о новизне заявляемого способа.

Все вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии признака критерию "изобретательский уровень".

Оценку засухоустойчивости растений плодовых культур можно осуществлять на первом году жизни, что значительно сократит селекционный процесс при создании новых сортов с отмеченным свойством.

Кроме того, в данном случае облегчается выполнение анализа (определяется один показатель вместо четырех по прототипу).

Пример конкретного выполнения Для проверки предлагаемого способа использовали различные по засухоустойчивости сорта яблони и алычи. Изучали сорта яблони Слава победителям, Делишес, Флорина, привитые на подвоях М9 и ММ106, а также сорта алычи Обильная и Десертная на сеянцах алычи. Привитые растения яблони и алычи (применена зимняя прививка) выращивали в сосудах, содержащих 10 кг воздушно-сухой почвы (влажность 75-80% НВ) в контролируемых условиях теплицы. В процессе вегетации (через 1,5-2,0 месяца после ее начала) часть сосудов продолжали содержать при оптимальном режиме орошения (влажность почвы 75-80% НВ) - контроль, другую же - поливать временно прекращали - опыт. Через 4-5 дней влажность почвы в последних снижалась до 60-65% НВ. В эти сроки определяли содержание нуклеиновых кислот (РНК, ДНК) (Использовали метод Георгиева Г.П.: Методы определения, выделения и фракционирования нуклеиновых кислот // Химия и биохимия нуклеиновых кислот. - Л., 1968. - С. 74-120) в верхушечных меристемах побегов и рассчитывали активность генотипа (РНК/ДНК) у растений, выросших в контрольном варианте (АГ_к) и при дефиците влаги (АГ_о). После этого определяли коэффициент засухоустойчивости по формуле: и судили о засухоустойчивости растений по величине К_з.

Значения К_з для различных сорто-подвойных комбинаций яблони и алычи и уровень их засухоустойчивости приведены в таблице.

Результаты оценки засухоустойчивости сортов (сорто-подвойных комбинаций) по физиологическому параметру (активности генотипа) совпадают с результатами агробиологических наблюдений за состоянием деревьев этих же сортов в засушливое лето 1998 г.

Применение предлагаемого способа диагностики засухоустойчивости плодовых культур обеспечит объективное определение еще на первом году жизни растений способности адаптироваться к действию неблагоприятного фактора. Использование способа даст возможность существенно сократить селекционный процесс при создании новых сортов с заданными свойствами и достаточно быстро подобрать сорто-подвойные комбинации для закладки высокоурожайных садов в районах с неблагоприятными климатическими условиями.

Формула изобретения

Способ диагностики засухоустойчивости плодовых деревьев, включающий определение физиологических показателей растительной ткани, отличающийся тем, что в качестве растительной ткани используют верхушечные меристемы приростов текущего года, в контролируемых условиях теплицы, в фенофазе роста побегов определяют в них отношение нуклеиновых кислот РНК/ДНК (показатель активности генотипа) дважды: при оптимальной влажности почвы (75 - 80% НВ) и при кратковременном исключении орошения (при снижении влажности почвы до 60 - 65% НВ), а о засухоустойчивости сорта (сорто-подвойной комбинации) судят по результатам сравнения этих показателей, рассчитывая коэффициент засухоустойчивости

где К_з - коэффициент засухоустойчивости сортов;
АГ_к - показатель активности генотипа в контроле;
АГ_о - показатель активности генотипа в опытном варианте,
причем испытуемый сорт относят к засухоустойчивости, если К_з не превышает 22 - 25%.

РИСУНКИ

Рисунок 1